粉末冶金范例6篇

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粉末冶金

粉末冶金范文1

风雨求学,毅然回国

黄培云,1917年8月23日生于北京市,祖籍福建省闽侯县(今福州市)。其父在海关工作,经常易地任职,全家随行。因此,黄培云小学读于北京,初中读于烟台,高中读于苏州。但这并没有影响他的学业,反而使他开阔了眼界,增长了不少见识。

由于勤奋好学,1934年,他以优异的成绩考入了清华大学化学系。1935年,为了挽救民族危亡,他毅然参加“一二・九”运动。1937年,日本侵略军进占北平,清华大学迁至长沙,与北京大学、南开大学组成西南临时大学,不久又西迁昆明成立西南联合大学。1938年2月,黄培云参加由闻一多等教授率领的步行团,并担任学生小组长,风雨兼程,历时两个多月,从长沙步行到昆明。这次步行对黄培云一生影响极大。在忆及这段往事时,他说:“它不但锻炼了我的身心,更重要的是深入穷乡僻壤,了解到不少民间实际情况与疾苦,使我进一步向进步与革命靠拢。”同年9月,黄培云大学毕业,在清华大学金属学研究所任助教。

1940年,黄培云考取清华大学第五届公费留美生,在麻省理工学院研究生院攻读博士学位。1945年获科学博士学位后,他继续在该院从事博士后科学研究工作。

为了中华民族的振兴,黄培云毅然偕同已入美国籍的夫人于1946年底回到了祖国,以图科学救国。1947年春,他受聘到武汉大学矿冶系任教授和系主任。

建校不是做好桌子板凳就行

1952年,国家对高等学校进行教学改革与院系调整,决定将武汉大学、湖南大学、广西大学、南昌大学的矿冶系,中山大学的地质系,以及北京工业学院的选矿系进行调整合并,成立独立的中南矿冶学院。该学院定位为以培养有色金属工业需要的人才为主,时任武汉大学矿冶系主任的黄培云参与了筹建工作。

校址最后选定在湖南长沙。“建校时最困难的是没有人,我们就在长沙即将毕业的学生中找几个能干的。”黄培云生前回忆道。他们先对学校的桌椅板凳、实验台需要多少木头进行估算,再去买木头,并且总能买到最好的木头。之后,他们又买了马达和锯片,自己装了锯木头的机器。很快木工厂建起来了。“说是木工厂,实际上除了那台锯以外,什么都没有。但学生们就是用它制作了一大批小板凳。”黄培云生前回忆起建校情景时娓娓地说道。

然而,建校不是把桌子板凳做好就行了。几所学校的师生加起来有好几百人,加上当时交通不便,从四面八方赶到长沙来这个过程就不简单。修整校舍时实在买不到瓦,他们就自己动手做瓦;建房子需要大量的砖,他们就自己建窑压胚烧砖,还因为用水的问题,他们办了一个小型自来水厂,甚至为了开出一条运输路,他们用锄头一点点地把羊肠小道铲平、开通。

面临6所学校所用教材差别很大的问题时,他们把6个学校的教材摆在一块儿,强中选优,最后确定以武大、湖大、北京工业学院的教材为主。

他们秉着革命的精神为建校出谋献力,终于学校在1952年11月如期开学,黄培云被任命为副院长。

黄培云倡导的“三严”作风――严肃对待教学工作、严密组织教学过程、严格要求学生在建校后起了很大作用。“我们一方面不断改善教学物质条件,一方面大力培养师资。学院成立时只有两万多平方米,实验室、教室、宿舍等都非常缺乏。”黄培云生前接受记者采访时说,用了大概3年时间,教学楼、实验楼相继建立,实验室设备不断补充,教学质量也有了提高。

从1954年开始,学院在苏联专家的指导下,改组了院务会议,调整教研组,修订教学计划及教学大纲,对教学法展开研究。1956年,中南矿冶学院培养出第一批毕业生,较强的专业能力和综合素质使这些毕业生受到用人单位的欢迎。

填补我国粉末冶金学科空白

不仅是奠基粉末冶金学科、培养学科人才,黄培云更是见证了它的发展。

粉末冶金是一门制取金属、非金属和化合物粉末及其材料的高新科学技术,它能满足航空、航天、核能、兵器、电子、电气等高新技术领域各种特殊环境中使用的特殊材料的要求。一些发达国家早在20世纪初就开始了该领域的研究,而中国在1950年代还是一片空白。

当冶金部把设立粉末冶金专业的任务下达给中南矿冶学院时,谁都不知道粉末冶金是怎么一回事。黄培云说他在麻省理工学院学过一门30学时的粉末冶金选修课,有点概念,但当时并不太重视这门课程。从那以后,黄培云在学术和专业方面由一般有色金属冶金研究转向集中研究粉末冶金与粉末材料。

“回想起来,我们那时候什么都没有,真是从零开始。学生、讲课教师、教材、实验室都还没有。我们首先在冶金系里成立了粉末冶金教研室,我兼任教研室主任,成员有冶金系主任何福煦、助教曹明德。”黄培云说。上世纪60年代他培养了第一批粉末冶金专业的研究生,到80年代,培养了这个专业的第一批博士生。至今他已培养硕士生、博士生80余人,其中很多人已经成长为我国粉末冶金领域的骨干力量。在培养人才之外,黄培云领导的粉末冶金专业还接受完成国防部门下达的任务。

粉末冶金范文2

关键词:粉末冶金,材料摩擦,主要因素

 

1.材料组织和亚结构的影响

试验表明激光淬火硬化区的组织和亚结构是影响激光淬火铁基粉末冶金材料摩擦学特性的主要因素。

铁基粉末冶金材料经表面淬火处理后表现出良好的耐磨性能与淬火组织中各相的形态、大小与分布有关。在表面处理超快速加热条件下,马氏体继承了高温状态下奥氏体碳浓度微观不均匀性,获得了极细针状马氏体与板条马氏体的混合组织,提高了淬火组织的强度和硬度。此外,马氏体还继承了奥氏体的高密度位错,造成了强烈的静畸变效应,从而提高了磨损过程中的塑性变形抗力和断裂强度,提高了裂纹萌生的应力,也改善了耐磨性能。在淬火过程中形成的下贝氏体,内应力小、裂纹少,组织均匀、热稳定性高,具有较高的韧性及形变硬化能力,粘着磨损抗力优于马氏体。

表面处理前的磨痕形貌可见严重塑性变形和粘着现象,主要为塑性变形引起的粘着磨损机制。而表面淬火处理后的磨面较平滑。其滑动摩擦体系是在氧化磨损和塑性变形导致的多种磨损机制共同作用下的材料损耗过程。

表面淬火后得到的是马氏体/下贝氏体复相组织,由于表面硬度较前一材料略低,其磨损表面可见轻微犁削磨损现象,磨损率高于孪晶马氏体/位错马氏体混合组织。但是,在较高载荷下,马氏体/下贝氏体复相组织具有较好的强韧性搭配,具有较低的裂纹和缺口敏感性,在磨痕中可以观察到裂纹尖端的钝化现象,没有发生孪晶马氏体/位错马氏体混合组织中在高载荷下常见的裂纹快速扩展的情况,因此在较高载荷下表现出较好的耐磨性。

残余奥氏体在淬火组织中是一个强韧相,一方面,残余奥氏体细化,具有一定的强度和硬度;另一方面,又具有极好的韧性,在磨损过程中优先发生塑性变形,因堆垛层错能较低,易形成扩展位错,导致位错密集,产生明显的加工硬化效果。同时在变形过程中,一部分残余奥氏体应变诱发马氏体,松弛应力集中,减慢裂纹萌生和扩展过程。因此,适量的残余奥氏体的存在也可改善淬火层的耐磨性能。

在表面相变硬化过程中,残余奥氏体的极高位错密度和马氏体晶粒的晶格缺陷会阻碍疲劳源的萌生与裂纹的扩展,从而改善了材料的抗疲劳性能。另外在相变硬化过程中,由于材料内部的温差和马氏体形成时体积大大膨胀,在表层形成很大的残余压应力,而残余压应力能松弛材料内部的应力集中,因此能有效地改善抗疲劳性能。

铁基粉末冶金材料中存在的游离态石墨在摩擦过程中不断覆盖摩擦界面,可以形成稳定的工作层,可以防止摩擦副的咬合,也起到了很好的减磨作用。

铁基粉末冶金材料中存在的少量合金碳化物不仅可以强化基体,在摩擦磨损过程中,还可在磨损表面起到承受载荷、限制两对磨材料直接接触的作用,减少了两接触表面的真实接触面积,从而可以对提高材料耐磨性起到一定的作用,在本试验材料中由于合金碳化物的含量太低,所以其作用并未表现出来。

2.孔隙的影响

粉末冶金材料的多孔性为材料摩擦磨损行为的研究增加了新内容,成为区别于其它致密材料磨损的一大特点。对孔隙在磨损过程中的作用,至今还未得出一致的看法。

S.C.Lim和J.H.Brunton 用装有扫描电镜的动态销-盘型磨损台架研究了烧结铁的无磨损机制和孔隙在磨损过程中的作用。发现磨损与开口孔隙的数量有关。在干摩擦情况下,孔隙是产生和留集磨屑的地方,这一作用使材料的磨耗降低。其试验结果表明,低载时孔隙度高反而磨损小,高载时影响不大。当表面产生材料流变(滑移或机械抛光)而将大多数开口孔隙覆盖时,磨损行为与非烧结铁相似。

密度对磨损率的影响是孔隙在摩擦磨损过程中微观作用的宏观表现。在本试验研究的摩擦磨损过程中,孔隙既可集留磨屑又是磨屑的产生源之一。在较低试验载荷下,孔隙的主要作用是集留磨屑,使摩擦表面变得更加光滑。在这种情况下,孔隙度高有助于磨损率的降低。在较高试验载荷下,孔隙的集留磨屑效用降低,孔隙成为裂纹源及产生磨屑的场所。孔隙是以两种形式产生磨屑的:(1)孔隙边缘物质碎裂、脱落。 (2)孔隙作为应力集中源产生裂纹,裂纹沿粉末颗粒的弱连接处而引起撕裂。当试样与对偶材料相对滑动时,由于摩擦发生粘着,使试样表面发生剪切应力,当剪切应力超过屈服强度时,表面材料发生塑性流变,并在孔隙边缘发生应力集中,当应力达到材料的剪切强度时,便出现裂纹。裂纹沿粉末颗粒、烧结颈等脆弱处或沿连通孔隙扩展,于是发生撕裂,产生磨屑,同时孔隙又是阻止裂纹进一步扩大的因素。随着密度的提高,孔隙减少,孔隙的上述作用也相对减弱,从而材料的磨损性能相对改善。因此要提高铁基粉末冶金材料在较高载荷下的耐磨性,必须提高材料的密度级别。

3.摩擦表面膜的影响

摩擦表面和亚表面材料的物理化学性能决定了材料的摩擦磨损行为。摩擦表面层理论认为:在摩擦副两个表面的相互作用下,材料表面将产生一个不同于基体材料的表面层。该层在形成过程中有物理的、力学的作用,如塑性变形、固态相变和晶粒碎化;也有化学的作用,如摩擦副之间的化合物、材料的氧化和腐蚀等。在各种因素的综合作用下,摩擦表面层的形态、成分和性能存在非常大的差异。常见的有两种情况:一种是主要由塑性变形层组成的摩擦表面层;另一种是主要由表面涂抹层组成的摩擦表面层。本试验过程中在铁基粉末冶金材料的磨损表面也观察到存在摩擦表面层,厚度约在几百纳米到几微米之间。论文大全。论文大全。

表面淬火处理后铁基粉末冶金材料表面得到了混合马氏体+残余奥氏体的混合组织,材料的表层及次表层硬度得到了显著的提高。磨痕形貌表明,铁基粉末冶金材料的磨损率主要取决于试样表面氧化膜的生成及损耗速度。因此,可以认为其占主导地位的磨损机制是氧化磨损,同时存在磨粒磨损。在摩擦滑动过程中,次表层不发生或仅发生微量塑性变形,摩擦热使表面温度升高,这有利于氧化反应的发生,在摩擦表面生成氧化膜,可起到保护表面的作用。论文大全。由于氧化膜的存在,表面淬火处理后的磨损试样表面较光滑,摩擦磨损性能得到改善。

参考文献:

[1]陈爱武.PA/Cu复合粉末激光烧结成型机理研究[J].工程塑料应用,2008,(06) .

[2]陈昕,葛琼,.中碳硅锰钢氧化脱碳特性的研究[J].鞍钢技术, 2004,(01) .

[3]于同仁,惠卫军,张步海,苏世杯.中碳钢形变及冷却过程中的组织演变[J].安徽冶金, 2006,(01) .

粉末冶金范文3

关键词:凸轮轴信号盘;粉末冶金;尺寸精度

中图分类号:U466 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2013)04-0058-06

发动机是汽车的动力源,而信号盘相当于控制发动机的开关,其相位角度的设计及精确控制,对发动机各个气缸的协调工作起着至关重要的作用,信号盘提供信号给转速传感器,转速传感器再把信号传递给ECU,ECU收到该信号就控制发动机喷油及点火。当信号盘旋转时,磁路中的气隙就会周期性地发生变化,磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理,传感线圈中就会感应产生交变电动势,而产生的交变电动势控制着气缸点火时间及顺序,需要信号盘具有精确的相位角度;由于电磁感应式传感器输出电压的峰值随转速的大小而变化,在发动机启动时的低速状态下,感应电压很低,也需要信号盘的信号齿具有良好的磁感应性能,以提高信号输出灵敏度。

1 产品设计

1.1 产品性能设计

凸轮轴信号盘是传感器的信号转子,装配在凸轮轴上,利用其外圆的4个凸齿,在磁场里旋转过程中产生周期变电动势,控制发动机点火顺序,保证点火正时。主要利用其良好的磁感应性能及精确的相位角度,保证发动机各个气缸的协调工作,因其产生的信号是通过电流传递给ECU,为了削弱磁场对电流的影响,信号盘本身的磁场强度应有严格的限制。

1.2 产品结构设计

凸轮轴信号盘产品见图1。信号盘外圆有4个凸齿,2个68°大凸齿,2个18°小凸齿,2个72°大缺齿,2个22°小缺齿。信号盘每转过一个凸齿,传感器中就会产生一个周期变电动势,并相应地输出一个交变电压信号,故凸轮轴旋转一周会有4个交变信号产生,ECU每接收4个信号,即可知道凸轮轴旋转了一圈。

2 工艺方案设计

产品内孔精度等级较高,达到了8级精度,销孔精度达到7级;产品外圆信号齿角度的精确性关系到装机后信号的准确性,另外根据产品的使用工况,要求产品具有较低的剩磁强度,较高的齿部密度。产品主要技术要求如表1所示。

根据上述分析,结合供应商实际生产情况,确定此零件的生产应该包含以下主要工序:

(1)成形:保证产品的外形以及密度要求,如相位角度,內孔尺寸;

(2)烧结:保证产品基本性能的要求,如强度、硬度、密度等;

(3)整形:对烧结变形的产品进行外形的校正,同时提高内孔以及信号齿角度的精度;

(4)钻孔、铰孔:保证产品销孔达到要求。

(5)退磁:保证产品有较低的剩磁强度。

3 成形方案设计

3.1 方案设计以及压机选择

(1)考虑产品的工艺性能、形状、精度以及表面的要求,除了定位销孔处必须采用机械加工外,其余均可以不采用后续机械加工。

(2)通过产品结构分析,零件上端面1个台阶面,下端面2个台阶,整体上构成一个典型的上二下三结构的粉末冶金结构件,在粉末冶金压坯形状上定义为Ⅳ型压坯,Ⅳ型压坯必须由阴模,一个上模冲、三个下模冲和芯棒组成的模具成形,由于沿压制方向横截面有变化的不等高压坯,要保证其密度的均匀性,必须按相同的压缩比来计算装粉高度,同时为了保证外圆凹槽根部的圆角能够光滑过渡,采用台阶阴模结构取代了1个下模冲。

方案1:成型方案采用上一下二结构,信号盘正面信号齿部(A区)、齿根(B区)、台阶(C区)为一整体模冲,造成ABC区密度分布极不均匀,从其硬度分布可以得到验证(A区平均硬度32HRB, B区平均硬度52HRB,C区平均硬度70 HRB)。因为ABC区为一整体模冲,在成型时,A区松装填充不够,造成成型后密度低,而A区恰好是信号作用区域,磁感应强度和产品的密度值直接相关,密度越高,磁感应强度越高,若密度低,对其磁感应强度及传递信号准确度还是不容忽视的。矫顽力和磁导率都对孔隙杂质敏感,孔隙和杂质含量越少,矫顽力场就越小,磁导率就越高,若密度越低,孔隙就越多,对其矫顽力和磁导率影响就越大。故对于粉末冶金信号盘,其信号作用区齿部密度不宜过低。

方案2:成型方案采用上一下二+台阶阴模结构(上一下三结构),信号盘正面信号齿部(A区)、齿根(B区)为一模冲,台阶(C区)为台阶阴模。因为ABC区是分冲结构,在成型时,AB区和C区的松装填充可调,使得成型后ABC各区密度均匀,从其硬度分布及波动可以得到验证(A区平均硬度61 HRB, B区平均硬度66 HRB,C区平均硬度64 HRB)。A区的密度相对提高(方案2产品硬度61 HRB大于方案1产品硬度32 HRB),而A区恰好是信号作用区域,故方案2信号盘磁感应强度比方案1产品要好。同时方案2产品整体密度均匀,在装配过程中不会产生破裂,提高了产品各项性能要求。

(3)通过产品结构计算此产品所需压制压力,需130 T的成形压力。

(4)考虑到压坯各部分的密度分布的均匀性,压坯的精度、模冲的个数,以及成型过程中粉末的移动以及供应商成型压机的特点、模架结构,为充分体现粉末冶金的特点,此次选择带用上三下三模架的机械式S-200T压机。

3.2 模具参数设计

新开发凸轮轴信号盘模具设计主要参数如表2所示。

3.3 成型动作解析

成形动作:装粉上冲下行阴模强制拉下下浮动冲落在挡块上台阶阴模落在挡块上成形终了上缸给保护压力阴模止挡打开脱阴模下浮动冲挡块打开脱浮动冲脱芯棒上缸回程机械手夹持脱出产品。

(1)装粉:因为该零件壁厚较薄,粉末之间会产生拱桥效应,为了使装粉均匀,必须采用装粉效果较好的吸入法装粉。

(3)压制成形:上冲下行与阴模合缝后,强制拉下阴模,下浮动冲落在挡块上,上冲与阴模继续下行直至阴模落在挡块上,调整阴模和外浮动冲的压制速率,避免因非同时成形而产生裂纹。

(4)脱模:采用阴模拉下式脱模,即阴模向下运动,逐渐脱出下外冲、下内冲、芯棒。脱模时要注意采用保护脱模,即脱模过程中上模冲给予产品一定的压力,待下外冲脱出阴模的同时撤去上外冲的保护压力,上内冲继续保持压力,直至下内冲脱出阴模,最后中心缸将芯棒抽回。保护脱模可以避免产品出现掉块、裂纹等外观缺陷。

成形装配示意图如图3所示。

4 材质工艺设计

原材料选择依据:根据凸轮轴信号盘的工作原理、粉末冶金件凸轮轴信号盘的综合性能及尺寸要求,原材料应该具备以下四个方面的性能:

(1)磁性能好。对于磁性材料,碳的存在降低一定的磁性能,故碳含量应尽量低。同时,磁感应强度和产品的密度值有直接相关,密度越高,磁感应强度越高。矫顽力和磁导率都对烧结条件和间隙杂质敏感,烧结温度越高和杂质含量越少,矫顽力场就越小,磁导率就越高。烧结温度越高,时间越长,金相组织平均晶粒尺寸就越大,孔隙越圆滑,磁性能就越好[1]。

(2)压制性和稳定性好,磁性材料,传递信号部位密度越高,磁感应强度越高,传递信号就越准确。磁性粉末又必须同时具备稳定的粒度分布与粒度组成且化学成分均匀、无偏析、稳定的流速以及稳定的松装密度等重要特性。由于在混料中可能产生的不均匀,包括比重偏析在内的混合料不均匀性,在烧结中因烧结温度和保温时间及压坯密度不均匀等造成的扩散不充分,则会引起组织不均匀,并使零件性能产生波动。而采用Fe-Cu-C粉末原料,因Fe和Cu的比重相差不大,不容易发生偏析[2],且Cu相对较软,能提高压制性能。

(3)尺寸稳定性,凸轮轴信号盘信号齿角度精度越高,传递信号的准确度就越高,其金相组织平均晶粒尺寸越大,孔隙越圆滑,磁性能就越好。但对于粉末冶金件,要使其组织平均晶粒尺寸越大、孔隙越圆滑就需要较高的烧结温度和较长的烧结时间。而烧结温度越高,时间越长,尺寸变化又越大[3],尺寸精度尤其是相位角度就难以保证。同时信号盘需装配到凸轮轴上,其内孔精度及材料的强度和韧性一定要保证。综合以上各种因素,选择添加少量的C及一定比例的铜,既能稳定产品尺寸变化,提高强度、韧性,还能提高密度,降低孔隙率,后续再通过整形对零件的尺寸以及形位公差进行校正。既保证了可靠磁性能,又保证了产品强度、韧性及尺寸要求。

(4)烧结后要满足产品既定的性能要求:产品密度≥6.4 g/cm3 ,硬度≥40 HRB,抗拉强度≥300 MPa,延伸率≥1%。

根据以上提出的材料性能要求,经过性能试验对比和烧结综合参数测定,结合现有的材料标准提供的相关材质达到的性能指标,选取Fe-Cu-C材料。

综上所述,选取供应商牌号为F1407的铁粉,其性能参数如表3所示。

5 烧结工艺设计

为保证凸轮轴信号盘在烧结过程中具有理想的金相组织,稳定的尺寸,结合供应商现有设备实际特点,选用德国进口的步移梁式烧结炉,步进梁式烧结炉具有以下优点:

(1)能够实现高温烧结,提高烧结温度可以提高生产效率,实践中发现提高55℃烧结温度对致密化程度的影响效果相当于延长烧结时间几十倍或几百倍[4]。

(2)在工作过程中可提供连续的、可重复的时间-温度-气氛曲线,这在粉末冶金生产中非常重要,当炉子的舟速一定时,各个温度可控带设定的温度以及气氛组成、气氛流量已经确定时,则通过该烧结炉的所有压坯都是在一组相同的工艺参数下烧结的,结果是建立了一条稳定的加热曲线,这就保证了烧结零件的质量即零件尺寸、性能的均匀一致性[4]。

(3)操作简单,自动化程度高;辅料消耗和热损失小,零件受热均匀;依据所选烧结炉制订烧结炉工艺,即各区温度、烧结速度,以及气氛流量的大小,结合烧结炉的结构、负荷的大小、加热时间以及保温时间并结合粉末具体参数变化,确定了以下摆放方式,即采用架烧模式,产品4x4均匀摆放在石墨垫板上,产品间隔10~20 mm,如图4所示。

6 整形工艺设计

6.1 整形方式的选择——全整形

为了保证信号盘的端面端跳、齿相位角度、平面度以及内孔精度,必须对烧结后的毛坯进行全整形,即内外径以及高度方向均产生塑性变形。全整形塑变充分,产品出模后弹性回弹小,制品的内外径尺寸精度可达到IT6-7级[5],满足本产品设计要求。

6.2 整形方案设计

(1)因为产品成形和烧结后,产品下部两个台阶面的高度可能会和预想的会有差异,所以下冲最好做成分冲,这样根据烧结后产品上下两个台阶的高度,可以调节好分冲之间的段差。

(2)理论上整形时应先让下外模冲和上模冲接触产品,再让下内冲接触产品,这样可以避免产品在台阶圆角处出现裂纹,实际上整形时压下量只有0.1 mm左右,在压机上不易测量,可根据产品出模后的状态做进一步的调整。

6.3 压机的选择

根据产品的形状以及整形方式,决定了整形压机必须选择带上二下二或上二下三模架的压机,同时该产品的整形压力经过计算需要100 T左右,结合供应商的实际情况,选择带有上二下三结构模架的315 T液压机。整形装配图如图5所示。

7 后加工工艺设计

凸轮轴信号盘销孔精度达到7级,其位置与产品外圆齿开口角度的位置关系精确度关系到装机后信号的准确性,故其孔径及孔位置精度的尺寸尤为重要。

(1)在样件阶段采用的是钻孔、铰孔方式,钻孔和绞孔是分开完成的,设计了专用夹具及检具,保证产品质量。

(2)量产后考虑使用专机加工,设计一套专用夹具,保证在一次装夹的情况下完成钻孔、绞孔、检测、压装,提高效率。

8 产品的性能及尺寸测试结果

对于不热处理的粉末冶金零件,烧结后产品的性能已确定,故产品关键尺寸检测如表6所示。

产品所有关键尺寸PPK>1.67,过程能力充分。

9 结论

(1)合理的成形模具分冲设计,使得凸轮轴信号盘各区密度均匀,提高了信号输出灵敏度。

(2)合理的烧结及全整形工艺设计,有效地提高了信号盘的相位角度、内孔IT8级精度等要求,保证了对发动机各个气缸工况的精确控制。

参考文献:

[1] 黄培云.粉末冶金原理[M].北京:冶金工业出版社,1997.

[2] 韩凤麟.粉末冶金零件设计与应用必备[M]. 北京:化学工业出版社,2001.

[3] 刘传习,周作平.粉末冶金工艺学[M]. 北京:科学普及出版社,1985.

粉末冶金范文4

日前,科技部火炬高新技术产业开发中心下发《关于认定岳阳精细化工等7家产业基地为国家火炬特色产业基地的通知》,批复认定莱芜市为国家火炬粉末冶金特色产业基地。此次批复的特色基地全国共有7家,其中山东2家。这是继莱芜国家新材料高新技术产业化基地之后,获得的第二个国家级高位区域创新平台,也是国内粉末冶金领域唯一一家特色产业基地。莱芜市已成为全省同时拥有高新技术产业化基地和特色产业基地的六个地市之一。

粉末冶金产业是莱芜市的重点优势特色产业,先后承担国家科技支撑计划等重点科技计划项目43项,授权专利68项,获省以上科技进步奖8项,其中国家科技进步二等奖1项、省科技进步一等奖1项。拥有省级科技创新平台8家。32篇,其中国际刊物8篇。全市制粉、制品产能分别为20万吨和5万吨,分别占全国的35%和15%。立足这一优势特色产业,莱芜市从2010年开始着手进行产业基地的创建工作,先后成立了由市长任组长、分管副市长任副组长、20个部门单位主要负责人为成员的基地建设工作领导小组,出台了《关于加快推进国家火炬莱芜粉末冶金特色产业基地建设的意见》,与省科学院在深入调研基础上,编制了《粉末冶金特色产业基地发展规划(2012-2016)》,积极争取省科技厅支持,及时向国家科技部推荐认定。在多次向国家科技部汇报争取,并经实地考察、专家答辩后,科技部近期下达了关批复。

特色产业基地是在特定地域内,发挥地方资源和技术优势,依托一批产业特色鲜明、关联度大、技术水平高的高新技术企业而建立起来的产业集群。特色产业基地的建立,不仅奠定了莱芜市粉末冶金产业在国内同行业中的领先地位,也为莱芜市粉末冶金产业发展打造了高位平台和响亮品牌,对于吸引高端技术人才和技术成果,提高产业在国内乃至国际同行业领域的技术水平,促进和带动汽车及汽车零部件等相关产业发展,加快转方式调结构,打造“中国粉末冶金城”都具有非常重要的意义。

粉末冶金范文5

真空烧结炉是在抽真空后,在充惰性气体保护状态下,利用发热体加热的原理,使物料箱保持均匀温度,通过热辐射传导进行烧结,并通过温度智能控制系统实现温度的自动控制。烧结作为粉末冶金过程中的一道重要工序,其温度的控制决定着最终产品质量的好坏,传统的温度控制系统多是采用手动控制、温度仪表结合继电器型的位式控制或者是PID连续控制,随着科技的不断进步,智能化技术开始应用于烧结温度的控制,虽然温度智能控制系统有多种类型,但它们都有着一定的局限性,并不能实现对粉末冶金烧结复杂过程中温度的有效控制,对于温度智能控制系统的研究还有待深入。

1 真空烧结炉温度控制研究现状

PID控制是实现真空烧结温度自动控制的最早方法,在诸多领域均有应用,但在时变、大滞后、非线性系统中其性能较差,且稳定性较差,单纯的PID控制方法已经无法满足烧结温度控制的精确要求。

伴随着科学技术的进步,诸如预测控制、鲁棒控制、模糊控制、智能控制、专家控制等先进的控制方法应运而生,这些方法已被成功应用于实际的温度控制中,起到了较好的效果,而智能化技术的出现更推进了温度智能控制的发展,智能化技术包括人工智能、神经网络、专家系统、进化算法、预测技术等,可对一些非线性、快时变等复杂系统进行全局控制,较其他温度控制技术来说,有着明显的优势。

2 烧结温度控制过程及传统控制方法

粉末冶金烧结控温过程一般包括自由升温段、恒温升温段、保温段、恒温降温段以及自由降温段,温控要求示意图见于图1,从图中可看出除自由升降温阶段,其他阶段要求温度控制的精确性。

传统温控方法主要有以下几点:

2.1 仪表控制

传统的仪表控制是通过温控器、继电器、接触器的二位式调节实现对温度的控制,将温控器的TC调至“自动”,即可进行自动控制。但这种温控方法存在控制精度低、稳定性差、电能利用率低等缺点。

2.2 PID控制

PID控制是目前应用最广泛的一项烧结温控技术,PID控制系统由模拟PID控制器和被控对象组成,PID控制器是一种线性控制器,控制规律为u(t)=Kp[e(t)+1/T1∫t0e(t)dt+TD×de(t)/dt],其中Kp为比例系数、T1为积分时间常数、TD为微分时间常数。在实际生产中,PID控制器多存在参数整定不良、性能较差、适应性差等缺陷。

2.3 纯滞后补偿控制器

纯滞后补偿控制器即Smith预估器是针对被控对象的纯滞后性提出的,虽然可对参数进行有效控制,但这种控制方法的实现必须建立于被控对象的数学模型上,不适用于一些数学模型难以构建的系统中。

2.4 工控机和PLC过程控制系统

这种控制方法是由PLC进行现场控制,并由微机进行控制运算,在图形化的过程控制界面上实现温度自动控制的操作,这种方法受环境条件影响,且成本较高。

3 温度智能控制系统分析

3.1 模糊控制系统

模糊控制技术是通过模糊条件语句,利用模糊逻辑推理对系统的实时输入状态数据进行处理,对被控对象实施相应的控制决策,从而来达到精确的控制效果。

模糊控制器一般由模糊生产器、模糊规则库、模糊推理机、模糊化消除器四部分组成,将实际温度与温度给定值之间的温差e及其变化率ec作为模糊控制器的输入语言变量,并将系统控制通过加热装置的电流的可控硅导通角的变化量Ki、Kp、Kd作为输出变量,包括模糊化、模糊推理、解模糊三个过程,其结构框图见于图2。

模糊控制器的工作流程为采样求得系统的输出值和输入变量,再将输入变量的精确值变为模糊量,并根据输入变量及模糊控制规则,通过迷糊推理合成规则来计算出控制量。

3.2 基于BP神经网络的温度智能控制系统

基于BP神经网络的PID控制器(图3)摆脱了对于被控对象数学模型知识的依赖,其控制功能的完成取决于神经网络的学习算法。借助BP神经网络可实现PID的Ki、Kp、Kd3个参数的在线调整。

3.3 基于OPC技术的温度智能控制系统

OPC是一项用于过程控制的对象链接嵌入的技术,这种技术提供了一种规范,通过这种规范,系统能够以客端/服务器标准方式从服务器获取数据并将其传递给任何客户应用程序,实现对被控对象的实时控制。基于OPC技术的温度智能控制系统的硬件系统主要由PLC主控制系统、热电偶传感器、主回路可控硅装置及电加热器EH组成。

系统软件方面主要包括主程序、PID控制算法程序、温度采样程序等,主程序在初始化程序中完成抽真空,充惰性气体后进行真空烧结,在烧结过程中再有PID控制温度,烧结完成后,进行气压冷却,当炉温低于800摄氏度时结束程序,完成烧结。

4 结语

粉末冶金真空烧结具有非线性、大滞后等特点,其复杂性加大了烧结过程中的温度控制难度,在实际的真空烧结炉温度控制系统中,由于其自身的局限性,无法实现温度的精确控制,这也直接影响到了最终产品的质量,智能化技术的应用使得温度智能控制系统得以建立,温度智能控制系统具有运行稳定、温度控制精度高、适应性强等优点,在粉末冶金真空烧结炉中具有很大的应用价值及发展空间。

参考文献

[1]汲亚娟.粉末冶金电加热烧结炉的温度控制系统[D].石家庄:河北科技大学,2014.

[2]周建华.基于模糊CAMC与PID复合控制的DMK-240真空烧结炉控制系统研发[D].长沙:中南大学,2012.

[3]葛伟伟.基于PLC的烧结炉温度控制系统设计[D].杭州:浙江工业大学,2015.

[4]周金峰.基于OPC技术的烧结炉模糊温度控制系统[D].株洲:湖南工业大学,2011.

作者单位【关键词】粉末冶金 真空烧结炉 温度智能控制系统

真空烧结炉是在抽真空后,在充惰性气体保护状态下,利用发热体加热的原理,使物料箱保持均匀温度,通过热辐射传导进行烧结,并通过温度智能控制系统实现温度的自动控制。烧结作为粉末冶金过程中的一道重要工序,其温度的控制决定着最终产品质量的好坏,传统的温度控制系统多是采用手动控制、温度仪表结合继电器型的位式控制或者是PID连续控制,随着科技的不断进步,智能化技术开始应用于烧结温度的控制,虽然温度智能控制系统有多种类型,但它们都有着一定的局限性,并不能实现对粉末冶金烧结复杂过程中温度的有效控制,对于温度智能控制系统的研究还有待深入。

1 真空烧结炉温度控制研究现状

PID控制是实现真空烧结温度自动控制的最早方法,在诸多领域均有应用,但在时变、大滞后、非线性系统中其性能较差,且稳定性较差,单纯的PID控制方法已经无法满足烧结温度控制的精确要求。

伴随着科学技术的进步,诸如预测控制、鲁棒控制、模糊控制、智能控制、专家控制等先进的控制方法应运而生,这些方法已被成功应用于实际的温度控制中,起到了较好的效果,而智能化技术的出现更推进了温度智能控制的发展,智能化技术包括人工智能、神经网络、专家系统、进化算法、预测技术等,可对一些非线性、快时变等复杂系统进行全局控制,较其他温度控制技术来说,有着明显的优势。

2 烧结温度控制过程及传统控制方法

粉末冶金烧结控温过程一般包括自由升温段、恒温升温段、保温段、恒温降温段以及自由降温段,温控要求示意图见于图1,从图中可看出除自由升降温阶段,其他阶段要求温度控制的精确性。

传统温控方法主要有以下几点:

2.1 仪表控制

传统的仪表控制是通过温控器、继电器、接触器的二位式调节实现对温度的控制,将温控器的TC调至“自动”,即可进行自动控制。但这种温控方法存在控制精度低、稳定性差、电能利用率低等缺点。

2.2 PID控制

PID控制是目前应用最广泛的一项烧结温控技术,PID控制系统由模拟PID控制器和被控对象组成,PID控制器是一种线性控制器,控制规律为u(t)=Kp[e(t)+1/T1∫t0e(t)dt+TD×de(t)/dt],其中Kp为比例系数、T1为积分时间常数、TD为微分时间常数。在实际生产中,PID控制器多存在参数整定不良、性能较差、适应性差等缺陷。

2.3 纯滞后补偿控制器

纯滞后补偿控制器即Smith预估器是针对被控对象的纯滞后性提出的,虽然可对参数进行有效控制,但这种控制方法的实现必须建立于被控对象的数学模型上,不适用于一些数学模型难以构建的系统中。

2.4 工控机和PLC过程控制系统

这种控制方法是由PLC进行现场控制,并由微机进行控制运算,在图形化的过程控制界面上实现温度自动控制的操作,这种方法受环境条件影响,且成本较高。

3 温度智能控制系统分析

3.1 模糊控制系统

模糊控制技术是通过模糊条件语句,利用模糊逻辑推理对系统的实时输入状态数据进行处理,对被控对象实施相应的控制决策,从而来达到精确的控制效果。

模糊控制器一般由模糊生产器、模糊规则库、模糊推理机、模糊化消除器四部分组成,将实际温度与温度给定值之间的温差e及其变化率ec作为模糊控制器的输入语言变量,并将系统控制通过加热装置的电流的可控硅导通角的变化量Ki、Kp、Kd作为输出变量,包括模糊化、模糊推理、解模糊三个过程,其结构框图见于图2。

模糊控制器的工作流程为采样求得系统的输出值和输入变量,再将输入变量的精确值变为模糊量,并根据输入变量及模糊控制规则,通过迷糊推理合成规则来计算出控制量。

3.2 基于BP神经网络的温度智能控制系统

基于BP神经网络的PID控制器(图3)摆脱了对于被控对象数学模型知识的依赖,其控制功能的完成取决于神经网络的学习算法。借助BP神经网络可实现PID的Ki、Kp、Kd3个参数的在线调整。

3.3 基于OPC技术的温度智能控制系统

OPC是一项用于过程控制的对象链接嵌入的技术,这种技术提供了一种规范,通过这种规范,系统能够以客端/服务器标准方式从服务器获取数据并将其传递给任何客户应用程序,实现对被控对象的实时控制。基于OPC技术的温度智能控制系统的硬件系统主要由PLC主控制系统、热电偶传感器、主回路可控硅装置及电加热器EH组成。

系统软件方面主要包括主程序、PID控制算法程序、温度采样程序等,主程序在初始化程序中完成抽真空,充惰性气体后进行真空烧结,在烧结过程中再有PID控制温度,烧结完成后,进行气压冷却,当炉温低于800摄氏度时结束程序,完成烧结。

4 结语

粉末冶金真空烧结具有非线性、大滞后等特点,其复杂性加大了烧结过程中的温度控制难度,在实际的真空烧结炉温度控制系统中,由于其自身的局限性,无法实现温度的精确控制,这也直接影响到了最终产品的质量,智能化技术的应用使得温度智能控制系统得以建立,温度智能控制系统具有运行稳定、温度控制精度高、适应性强等优点,在粉末冶金真空烧结炉中具有很大的应用价值及发展空间。

参考文献

[1]汲亚娟.粉末冶金电加热烧结炉的温度控制系统[D].石家庄:河北科技大学,2014.

[2]周建华.基于模糊CAMC与PID复合控制的DMK-240真空烧结炉控制系统研发[D].长沙:中南大学,2012.

粉末冶金范文6

关键词:汽车金融服务;业务模式; 金融创新

中图分类号:F8

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)04-0145-01

2009年,中国汽车产销均超过1000万辆,超过美国成为世界第一大汽车消费国。尤其私人购车比例已经上升至80%以上,成为轿车市场的绝对主体。但现实情况表明中国还远没有达到发达国家成熟的汽车发展水平,尤其在汽车服务业务模式方面,中国和汽车发达国家还存有很大的差距。

1 国外汽车金融服务模式分析

国外汽车金融服务模式主要有四种,包括分期付款销售方式、融资租赁方式、再融资方式、信托租赁方式。分期付款模式是各国普遍采用的一种传统的融资方式,即消费者在购买商品或者享受服务时,一次性支付资金有困难,可以采取首付款后,其余价款分期付清的方式,提前使用商品或者享受服务。汽车融资租赁销售模式,是一种买卖与租赁相结合的方式,也属于用金融服务的方式购买,即消费者在首付款后,在租赁期内不需要付完全车款,而是把车款付到所购车辆租赁期满后的残余价值为止。这等于只付了租赁期内的折旧款,之后消费者可以选择支付余款购买汽车,也可以选择将车归还汽车金融公司,汽车金融公司或继续按这种原则对外租赁、或投入二手市场出售。因此开展这种汽车金融服务业务,对轿车消费的推动作用相当大。融资租赁方式和分期付款的汽车贷款相比,具有一定的优势,具体体现在:对于承租人(消费者)来说,“先租后买”方式比较灵活。在租赁期满后,承租人享有选择权,决定是否购买所租汽车。再融资是指合同持有人通过受让汽车分期付款零售合同的合同债权,与作为债务人的消费者重新安排分期付款协议的内容,从而实现对消费者提供融资,它是在汽车金融服务机构以分期付款方式为消费者提供金融服务之后的第二次融资。信托租赁是信托公司采取的一种特有的融资方式,就汽车金融服务而言,信托公司为实现其财产信托职能,可以通过适当的合同安排,为汽车制造商、汽车经销商以及最终消费者提供融资服务。

2 我国汽车金融服务业务模式分析

我国的汽车金融业务的操作方式主要有四种,包括以银行、经销商、非银行金融机构、汽车金融公司为主体的四种模式。银行主体模式是指银行直接面对客户,在对客户信用进行评定后,银行与客户签订信贷协议,客户拿贷款额度到汽车市场上选购自己满意的产品。在这种模式中,银行是中心,银行指定律师行出具客户的资信报告,银行指定保险公司并要求客户购买其保证保险,银行指定经销商销售车辆。经销商主体模式指借款人到银行特约汽车经销商处选购汽车,提交有关贷款申请资料,并由汽车经销商转交银行提出贷款申请。银行经贷款调查审批同意后,签订借款合同、担保合同,并办理公证、保险手续。也就是消费者向经销商申请贷款并由经销商将整套信用资料提供给银行转让贷款。银行安排的间接汽车贷款是对经销商提供的贷款进行打折,采取批量处理的方式。非银行金融机构主体模式指该机构组织对购买者的资信调查、担保、审批工作,向购买者提供分期付款,这些非银行金融机构通常为汽车生产企业的财务公司。汽车金融公司对于汽车产业链上的每个环节十分清楚,能够以更加灵活、优惠的价格和服务发放汽车贷款,甚至可以将汽车销量的增加弥补汽车贷款业务的亏损便于对个人购车者提供更多的延伸服务和增值服务。目前我国起步中的汽车金融公司暂时对车市大局产生不了多大影响,但无疑有明显促进作用,尤其是汽车金融公司还可以对汽车销售商给予较大的支持。

3 中外汽车金融服务业务模式比较经验借鉴

国内汽车金融服务还处于起步阶段,商业银行是我国汽车金融服务的主体,在我国己经积累了足够的分期付款的消费信贷经验,所以分期付款的销售模式更适合在我国开展;由于我国金融市场发展的不规范,再融资模式无法在我国开展;我国在汽车残值评估方面没有足够的经验,还没有形成一套科学的评估体系,导致融资租赁模式也无法在我国开展;我国信托法律的不完善,信托公司发展的不规范也使得信托租赁模式难以开展。所以,目前中国汽车市场的金融服务品种主要是分期付款的汽车消费信贷,很少涉及到融资租赁方式和汽车销售融资公司的再融资方式及其他方式。从国外经验看,汽车金融业是可实现范围经济的产业,注重从不同客户的不同需要出发,提供多种产品以满足其需要。汽车金融除了为用户提供消费信贷服务,还有融资性租赁、购车储蓄、汽车消费保险、信用卡、担保等多种金融产品。

4 发展我国汽车金融服务的对策建议

4.1 合作开展汽车金融业务

建立以汽车金融公司为主导,商业银行、汽车企业集团财务公司、租赁公司和保险公司等金融机构为补充的汽车金融机构体系,应当是建立完善汽车金融体系的最终目标,比较理想的方式应该是汽车金融公司和商业银行等金融机构在竞争的同时探索通过合理分工建立广泛的合作关系。

从实际状况来看,最可行的是加强专业汽车金融机构和商业银行的外部合作,即汽车金融公司自行向消费者提供汽车信贷,银行向汽车金融公司提供以综合授信、资金结算、相互为内容的各项业务,这样当汽车金融公司业务做大后,势必造成资金回笼滞期问题,这时汽车金融公司以及汽车制造商进一步做大时就向银行融资,这样银行达到了发放贷款的目的,汽车金融公司达到了销售汽车的目的。

4.2 加大汽车金融产品创新力度

随着汽车金融服务的专业化,今后汽车消费者将不只是得到购车贷款,还能享受与汽车消费有关的一系列金融服务。客户对于贷款期限、首付比例、还款方式等都可以自由选择。同时,将一系列汽车美容、保养、维修等终身服务固定在产品上。专业的汽车金融服务机构在汽车销售过程中应向制造商、消费者、经销商提供融资及其它金融服务,包括为厂商提供维护销售体系、整合销售策略、提供市场信息的服务;对经销商的库存融资、营运资金融资、设备融资、财务咨询及培训等服务;为用户提供的消费信贷、大用户的批售融资、租赁融资、维修融资、保险等服务。它不仅覆盖了汽车售前、售中和售后的全过程,而且延伸到汽车消费及相关领域。

参考文献

[1]王再祥.汽车金融[M].北京:中国金融出版社,2004,(2).

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